2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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1、徑深比為2的圓柱腔內具有正浮力比的雙組分溶液RayleighBnard對流三維數(shù)值模擬重慶大學碩士學位論文(學術學位)學生姓名:李炳威指導教師:李友榮教授專業(yè):動力工程及工程熱物理學科門類:工科重慶大學動力工程學院二O一三年五月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要在溫度梯度和濃度梯度共同作用下的雙擴散對流系統(tǒng)內會出現(xiàn)多種穩(wěn)定的流動結構,對于這些穩(wěn)定流動結構的形成和發(fā)展規(guī)律以及系統(tǒng)分岔結構的研究,有助于了解多種自然現(xiàn)象,如海洋洋流的形成、受

2、污染空氣的流動等,同時也可為晶體制備、化學氣體沉積與干燥等工業(yè)生產過程的控制與改進提供理論依據(jù)。本文采用有限容積法對徑深比為2的封閉圓柱腔中,垂直溫度梯度和濃度梯度作用下的雙組分溶液RayleighBnard對流進行了三維數(shù)值模擬,分析了質量分數(shù)為10%的異丙醇水溶液在不同的浮力比條件下流動型態(tài)的多樣性、分岔結構以及各種穩(wěn)定流型的演變,確定了各種流型的穩(wěn)定存在范圍。結果表明,(1)在雙組分溶液RayleighBnard對流中,由于施加了

3、與溫度梯度作用方向相同的濃度梯度,使得系統(tǒng)更加容易從導熱態(tài)失穩(wěn)而產生對流運動。對流運動產生的臨界Rayleigh(Ra)數(shù)隨著浮力比的增大而減小。(2)在三個不同的浮力比條件下,均發(fā)現(xiàn)多種穩(wěn)態(tài)流型在相同Ra數(shù)下共存的現(xiàn)象。隨著浮力比N的增加,系統(tǒng)出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)流型逐漸減少,在純流體中比較常見的穩(wěn)態(tài)二渦卷、三渦卷和四渦卷等流型逐漸消失,并出現(xiàn)了一些混合流體中特有的穩(wěn)定流型。(3)各種穩(wěn)態(tài)流動結構的形成以及演變除了受到系統(tǒng)參數(shù)的影響外,還受到初

4、始條件以及流型演變歷史的影響,而且,在穩(wěn)定流型的轉變過程中,也會出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。(4)對于浮力比N=0.5和N=1的兩種情況,由于濃度梯度的作用,系統(tǒng)在失穩(wěn)產生對流運動之后會先經歷一段非穩(wěn)態(tài)流動,然后才進入穩(wěn)定對流狀態(tài)。當一種穩(wěn)定流型隨著Ra數(shù)變化轉變?yōu)槠渌麕追N不同的流型時,在轉變的不同流型之間的臨界點附近會出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象,這個振蕩的Ra數(shù)范圍不僅受到流型本身的影響,還受到流型所經歷過的演變歷史的影響。在N=0的情況下則未發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。(5

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